Plasma di quark-gluoni, simulazione mostra che può crearsi da fusione di stelle di neutroni

Simulazione al computer di due stelle di neutroni che si fondono (credito: Lukas R. Weih & Luciano Rezzolla (Goethe University Frankfurt) (metà destra dell'immagine da cms.cern))

Tramite complesse simulazioni effettuate con i supercomputer un team di ricercatori dell’Università Goethe di Francoforte ha calcolato un particolare processo che avviene quando due stelle di neutroni si fondono. Quando questo fenomeno cosmico avviene, infatti, la materia che producono risulta così intensa che, secondo alcune teorie, potrebbe risultare uno stato di particelle elementari disciolte, il cosiddetto plasma quark-gluone.

Questo stato, a sua volta, potrebbe causare una specifica firma nelle onde gravitazionali.
Le particelle disciolte a seguito di due stelle di neutroni che si fondono formando una stella di neutroni ipermassiccia sono perlopiù hadroni come neutroni e protoni. Queste particelle fondamentali si dissolverebbero diventando quelle che sono, a loro volta, le loro particelle costituenti, ossia quark e gluoni. Si formerebbe dunque una sorta di plasma denominato, appunto, “plasma di quark-gluoni”.

Simulando il complesso fenomeno fisico della fusione di due stelle di neutroni, i ricercatori di Francoforte hanno esplorato quelle condizioni di transizione dagli adroni al plasma di quark e gluoni. Come risultato hanno ottenuto una firma abbastanza chiare caratteristica sulla frequenza delle onde gravitazionali.
Secondo Luciano Rezzolla, uno degli studiosi coinvolti nello studio, pubblicato su Physical Review Letters, questa firma nelle onde gravitazionali risulterebbe più chiara da rilevare rispetto ai risultati ottenuti con simulazioni precedenti simili. Questo significa che questa firma potrebbe essere intercettata in futuro e a quel punto si avrà una prova abbastanza chiara dell’esistenza di plasma di quark-gluoni nel cosmo.

Note e approfondimenti

  1. Gravitational waves could prove the existence of the quark-gluon plasma – Aktuelles aus der Goethe-Universität Frankfurt (IA)
  2. Phys. Rev. Lett. 124, 171103 (2020) – Postmerger Gravitational-Wave Signatures of Phase Transitions in Binary Mergers (IA) (DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.171103)
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